CN219163507U - 一种直冷动力电池系统、动力电池及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及动力电池技术领域，具体地，涉及一种直冷动力电池系统、动力电池及电动汽车。针对现有技术中动力电池的冷却系统，若电池单体均覆盖散热板，设计制造复杂，且制冷剂流量过大时，电池温度骤降，不利于电池性能发挥，而采用传统水冷结构，降温效率低，需使用独立散热组件，导致电池模组占用体积降低，影响电池容量的技术问题，本实用新型提供一种直冷动力电池系统，结构紧凑，体积占比小，为装有温控系统且承载大容量电池的设计成为可能，结构简便，设计制造成本低，制冷剂流量可控制。本实用新型还提供了一种动力电池和电动汽车，安全性和使用寿命得到提高。

Description

一种直冷动力电池系统、动力电池及电动汽车

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，具体地，涉及一种直冷动力电池系统、动力电池及电动汽车。

背景技术

电动汽车在运行过程中几乎无污染物排放，且经济效率高，是一种理想的新能源汽车，已引起世界各国的广泛重视。电动汽车的电池一般采用动力电池组，在使用过程中，内部化学反应迅速，产生大量的热，尤其是在充电、爬坡和加速的使用场景，电池充放电倍率增高，短时间内会产生大量的热。温度过高会影响电池内部化学反应的进行，且对电池内阻或电压等电学参数产生影响，不利于电池工作，甚至会发生热失控，造成燃爆等安全问题。为了动力电池在合适的温度范围内工作，需对动力电池进行冷却。冷却多采用水冷，冷却时间长且效果差。此外，在低温环境中，动力电池的能量和功率降低，电动汽车性能衰退。温度过高或者过低都不利于动力电池的性能发挥，对动力电池进行有效的热管理是亟待解决的问题。

中国发明申请公布号为CN108376809A，申请日为2018年02月05日，发明名称为：一种电池包冷却和加热的一体化结构；公开的方案包括箱盖和箱体形成的密封环境，通过导热结构实现模组温度与导热腔内流体温度的传导，通过输入接头和输出接头向导热腔内填充冷却液体或者加热液体便可以实现对模组温度的调控，实现电池包冷却和加热的一体化调控。现有技术为了对电池温度进行控制，一般将冷板布置在电池底部，或是用冷板将动力电池缠绕起来，使得冷板内冷却液在流动过程中，将热量带走。而该方案为了避免冷却系统占用过多体积，造成动力电池容量下降，在箱盖内部设有导热腔，传热结构覆盖在模组上并与箱盖下表面贴合。此种方式虽减小了冷却系统体积，但降温能力有限，且箱盖制造复杂。

中国发明申请公布号为CN110444833A，申请日为2019年08月20日，发明名称为：一种应用于动力电池散热的三维热管散热器；公开的方案包括蒸发板、冷凝板和翅片热沉，蒸发板垂直地设置在冷凝板的一侧，翅片热沉设在冷凝板的另一侧，蒸发板、冷凝板都具有内腔，蒸发板和冷凝板内部连通形成密闭腔室蒸发板呈鱼骨形分布，装入电池后，蒸发板上每一处蒸发端都与相同的冷凝端相连通，同一冷凝端的散热效果相同，使得不同位置的蒸发板散热效果一致，保了证电池的散热更加均匀，各个单体电池间相互的温差降低，提高了充放电时的均温性。该方案能够保证每一块电池得到相同的散热效果，避免独立热管散热各有差异的问题，但制冷剂直接蒸发的温度往往较低，若是制冷剂流量过大会使电池的温度骤降，而温度过低对电池工作也是十分不利的。

发明内容

1、要解决的问题

本实用新型涉及动力电池技术领域，具体地，涉及一种直冷动力电池系统、动力电池及电动汽车。针对现有技术中动力电池的冷却系统，若电池单体均覆盖散热板，设计制造复杂，且制冷剂流量过大时，电池温度骤降，不利于电池性能发挥，而采用传统水冷结构，降温效率低，需使用独立散热组件，导致电池模组占用体积降低，影响电池容量的技术问题，本实用新型提供一种直冷动力电池系统，结构紧凑，体积占比小，为装有温控系统且承载大容量电池的设计成为可能，结构简便，设计制造成本低，制冷剂流量可控制。本实用新型还提供了一种动力电池和电动汽车，安全性和使用寿命得到提高。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：

一种直冷动力电池系统，包括箱盖和箱体，所述箱盖和箱体形成内腔体，还包括靠近所述箱体底部设置的冷凝板，所述冷凝板设置在所述内腔体中或内腔体外；当所述冷凝板设置在所述内腔体中，蒸发板设置在所述冷凝板上方；当所述冷凝板设置在所述内腔体外，蒸发板设置在所述箱体底部内壁上方；所述冷凝板和压缩机、毛细管、蒸发板依次连接，所述蒸发板的另一端与压缩机连接。

所述蒸发板、冷凝板、毛细管和压缩机形成独立的直冷动力电池系统。所述冷凝板安装在箱体底部，与外部形成空气对流，可有效的将热量散发出去。

进一步地，还包括隔热垫，当所述冷凝板设置在所述内腔体中，所述隔热垫设置在所述冷凝板和蒸发板之间；当所述冷凝板设置在所述内腔体外，所述隔热垫设置在所述箱体底部内壁和蒸发板之间。

优选的，所述隔热垫不局限安装在所述蒸发板底部，当所述蒸发板围绕所述电芯模组设置时，所述隔热垫围绕所述蒸发板和所述电芯模组设置，以保证箱体的保温效果。

进一步地，还包括设置在所述内腔体中的电芯模组，所述电芯模组靠近所述箱盖顶部内壁设置，所述蒸发板设置在所述电芯模组的底部。

优选的，蒸发板不局限于安装在电芯模组底部，可安装在电芯模组的侧面及上部，优选电芯模组接触面较大一侧，也可围绕电芯六个面使用。蒸发板与电芯模组的表面接触可有效的带走电芯模组的热量。

进一步地，还包括干燥过滤器，所述干燥过滤器一端与所述冷凝板连接，另一端与所述毛细管连接。

进一步地，所述毛细管、干燥过滤器和压缩机设置在所述内腔体内部。

进一步地，所述毛细管、干燥过滤器和压缩机设置在所述内腔体外部。

进一步地，还包括加热膜，所述加热膜设置在所述隔热垫与蒸发板之间。

进一步地，所述加热膜和所述蒸发板可拆卸活动连接。

一种动力电池，使用所述的一种直冷动力电池系统。

一种电动汽车，使用所述的动力电池。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的一种直冷动力电池系统，箱盖和箱体形成内腔体，冷凝板设置在所述内腔体中或内腔体外，板式冷凝器降低了直冷系统的占用体积，可根据具体需求安装在箱体底部。当冷凝板设置在所述内腔体中，蒸发板设置在冷凝板上方，此时直冷动力电池系统紧凑型更高。当冷凝板设置在内腔体外，此时冷凝板与外部形成空气对流，可更高效的将热量散发出去。所述冷凝板和压缩机、毛细管、蒸发板依次连接，所述蒸发板的另一端与压缩机连接，所述蒸发板、冷凝板、毛细管和压缩机形成独立的直冷动力电池系统，可有效解决电池系统内电芯模组的散热问题，提高电芯模组性能及使用寿命。

(2)本实用新型的一种动力电池，使用所述的直冷动力电池系统，结构紧凑，体积占比小，为装有温控系统且承载大容量电池的设计成为可能，结构简便，设计制造成本低，制冷剂流量可控制，特别适用于多组动力电池，保证了面积较大的动力电池或电池组的温度均一性，延长了电池的使用寿命。

(3)本实用新型的一种电动汽车，使用所述的动力电池，安全性和使用寿命得到提高。

附图说明

图1为实施例1的一种直冷动力电池系统的总装第一视角示意图。

图2为实施例1的一种直冷动力电池系统的热交换系统原理图示意图。

图中：

1、箱盖；2、箱体；3、电芯模组；4、蒸发板；5、隔热垫；6、冷凝板；7、毛细管；8、干燥过滤器；9、压缩机；10、加热膜。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例的一种直冷动力电池系统，如图1所示，

包括箱盖1和箱体2，所述箱盖1和箱体2形成内腔体，还包括靠近所述箱体2底部设置的冷凝板6，所述冷凝板6设置在所述内腔体中或内腔体外本实施例中，冷凝板6设置在所述内腔体中，蒸发板4设置在所述冷凝板6上方，降低了直冷系统的占用体积。在另一些实施例中，所述冷凝板6设置在所述内腔体外，此时，蒸发板4设置在所述箱体2底部内壁上方，冷凝板与外部形成空气对流，可更高效的将热量散发出去。所述冷凝板6和压缩机9、毛细管7、蒸发板4依次连接，所述蒸发板4的另一端与压缩机9连接，所述蒸发板4、冷凝板6、毛细管7和压缩机9形成独立的直冷动力电池系统，采用制冷剂制冷，可有效解决电池系统内电芯模组3的散热问题，提高电芯模组3性能及使用寿命。所述箱盖1和箱体2优先选用高强度材料及结构，以确保所述蒸发板4和所述冷凝板6的正常使用。

本实施例还包括隔热垫5，所述隔热垫5设置在所述冷凝板6和蒸发板4之间，隔热垫5的设计，使得蒸发板4中的冷气得到聚集，不那么容易散失，更好的围绕在所述电芯模组3的周围，使得电信模组3得到均匀的降温，而又不至于像电池单体均覆盖散热板方案中，设计制造复杂，且制冷剂流量过大时，电池温度骤降，不利于电池性能发挥。在另一些实施例中，所述冷凝板6设置在所述内腔体外，此时，所述隔热垫5设置在所述箱体2底部内壁和蒸发板4之间，此时所述隔热垫5保证所述内腔体的保温效果，保温效果更佳。

本实施例还包括设置在所述内腔体中的电芯模组3，所述电芯模组3靠近所述箱盖1顶部内壁设置，所述蒸发板4设置在所述电芯模组3的底部。在另一些实施例中，所述蒸发板4不局限于安装在电芯模组3底部，可安装在电芯模组3的侧面及上部，优选电芯模组3接触面较大一侧，也可围绕电芯模组3六个面使用。蒸发板4与电芯模组3的表面接触可有效的带走电芯模组3的热量。

本实施例还包括干燥过滤器8，干燥过滤器8一端与冷凝板6连接，另一端与毛细管7连接。所述干燥过滤器8是对制冷剂进行吸附水分和过滤双重作用的装置，其作用是过滤制冷剂流动过程中携带的有形尘屑和吸附制冷系统残留的水分，使制冷系统不发生“脏堵”和“冰堵”故障。本实施例中，所述毛细管7、干燥过滤器8和压缩机9设置在所述内腔体内部，设备紧凑型更高。在另一些实施例中，所述毛细管7、干燥过滤器8和压缩机9还可设置在所述内腔体外部，此时维修更佳方便。以上两种分别适用于小车型的使用场景和中大车型的使用场景。

本实施例还包括加热膜10，所述加热膜10设置在所述隔热垫5与蒸发板4之间。所述加热膜10和所述蒸发板4可拆卸活动连接。加热膜10的设置，使得在冬季等气温较低的时候，保证电池的最低运行温度环境，避免电池性能下降过大。

本实施例的直冷动力电池系统由一个箱体2、一个箱盖1、多个电芯模组3、一个蒸发板4、一个毛细管7、一个干燥过滤器8、一个压缩机9、一个冷凝板6、一个隔热垫5和一个加热膜10组成。

本实施例的一种直冷动力电池系统，工作流程如图2所示，

所述压缩机9内部灌注的冷媒为制冷剂，吸收来自所述蒸发板4中的高温低压的制冷剂蒸汽，高温低压的制冷剂蒸汽经过所述压缩机9的绝热压缩之后最终变成了高温高压的蒸汽。

所述的冷凝板6将所述压缩机9中高温高压蒸汽在同等的压力下进行制冷剂蒸汽的冷凝，同时向周围的介质进行散热，将其变成高压低温的制冷剂冷液。

所述干燥过滤器8是对制冷剂冷液进行吸附水分和过滤，所述毛细管7将高压低温的制冷剂冷液焓节流之后，将其转变成为低温低压的制冷剂蒸汽，具体的，通过所述毛细管7的低温低压的制冷剂蒸汽在所述蒸发板4等压的条件下使其沸腾，制冷剂蒸汽在沸腾的过程中会吸收周围介质的热量，最终变成低温低压的制冷剂蒸汽，之后将制冷剂蒸发送入所述蒸发板4中。

综上所述，制冷剂灌注在压缩机9内，经压缩机9压缩成高温高压的蒸汽经冷凝板6降低温度转化成低温高压的液体，经干燥过滤器8过滤杂质后经毛细管7节流降压转化为低温低压液体进入蒸发板4吸热后状转化为高温低压的蒸汽，经压缩机9压缩后转化为高温高压的蒸汽，如此往复。

本实施例的一种动力电池，使用所述的直冷动力电池系统，结构紧凑，体积占比小，为装有温控系统且承载大容量电池的设计成为可能，结构简便，设计制造成本低，制冷剂流量可控制，特别适用于多组动力电池，保证了面积较大的动力电池或电池组的温度均一性，延长了电池的使用寿命。

本实施例的一种电动汽车，使用所述的动力电池，安全性和使用寿命得到提高。

Claims (10)

1.一种直冷动力电池系统，包括箱盖(1)和箱体(2)，所述箱盖(1)和箱体(2)形成内腔体，其特征在于：还包括靠近所述箱体(2)底部设置的冷凝板(6)，所述冷凝板(6)设置在所述内腔体中或内腔体外；当所述冷凝板(6)设置在所述内腔体中，蒸发板(4)设置在所述冷凝板(6)上方；当所述冷凝板(6)设置在所述内腔体外，蒸发板(4)设置在所述箱体(2)底部内壁上方；所述冷凝板(6)和压缩机(9)、毛细管(7)、蒸发板(4)依次连接，所述蒸发板(4)的另一端与压缩机(9)连接。

2.根据权利要求1所述的一种直冷动力电池系统，其特征在于：还包括隔热垫(5)，当所述冷凝板(6)设置在所述内腔体中，所述隔热垫(5)设置在所述冷凝板(6)和蒸发板(4)之间；当所述冷凝板(6)设置在所述内腔体外，所述隔热垫(5)设置在所述箱体(2)底部内壁和蒸发板(4)之间。

3.根据权利要求2所述的一种直冷动力电池系统，其特征在于：还包括设置在所述内腔体中的电芯模组(3)，所述电芯模组(3)靠近所述箱盖(1)顶部内壁设置，所述蒸发板(4)设置在所述电芯模组(3)的底部。

4.根据权利要求3所述的一种直冷动力电池系统，其特征在于：还包括干燥过滤器(8)，所述干燥过滤器(8)一端与所述冷凝板(6)连接，另一端与所述毛细管(7)连接。

5.根据权利要求4所述的一种直冷动力电池系统，其特征在于：所述毛细管(7)、干燥过滤器(8)和压缩机(9)设置在所述内腔体内部。

6.根据权利要求4所述的一种直冷动力电池系统，其特征在于：所述毛细管(7)、干燥过滤器(8)和压缩机(9)设置在所述内腔体外部。

7.根据权利要求2-6任一项所述的一种直冷动力电池系统，其特征在于：还包括加热膜(10)，所述加热膜(10)设置在所述隔热垫(5)与蒸发板(4)之间。

8.根据权利要求7所述的一种直冷动力电池系统，其特征在于：所述加热膜(10)和所述蒸发板(4)可拆卸活动连接。

9.一种动力电池，其特征在于：使用权利要求1-8任一项所述的一种直冷动力电池系统。

10.一种电动汽车，其特征在于：使用权利要求9所述的动力电池。

Images